2. Primera propiedad de traslación
𝑆𝑖 𝐹[0, +∞ >→R, Es una función continua por tramos y de
orden exponencial y si L{F(t)}=f(s) entonces para a ≠ 0 se
tiene:
𝐿 𝑒𝑎𝑡
𝐹 𝑡 = 𝑓 𝑠 − 𝑎 , 𝑠 > 𝑎
Demostración:
Mediante la definición de transformada se tiene:
𝐿 𝐹 𝑡 =
0
+∞
𝑒−𝑠𝑡 𝐹 𝑡 𝑑𝑡 = 𝑓 𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠
15. Transformada de Laplace de la derivada
1. Teorema: Consideremos una función continua 𝐹: [0, ∞ >→ 𝑅 y que 𝐹´(𝑡) sea
continua por tramos y de orden exponencial en [0, ∞ > entonces:
𝐿 𝐹´ 𝑡 = 𝑠𝐿 𝐹 𝑡 − 𝐹 0+ , donde 𝐹 0+ = lim
𝑡→0+
𝐹(𝑡)
Demostración
Como 𝐹´(𝑡) es continua por tramos y de orden exponencial entonces por el teorema,
existe 𝐿{𝐹´ 𝑡 }, es decir:
𝐿 𝐹´ 𝑡 = 0
∞
𝑒−𝑠𝑡
𝐹´ 𝑡 𝑑𝑡, integrando por partes
{
𝑢 = 𝑒−𝑠𝑡
𝑑𝑣 = 𝐹´ 𝑡 𝑑𝑡
→ {
𝑑𝑢 = −𝑠𝑒−𝑠𝑡
𝑑𝑡
𝑣 = 𝐹(𝑡)
𝐿 𝐹´ 𝑡 = 𝑒−𝑠𝑡
𝐹 𝑡
∞
0
𝑒−𝑠𝑡
𝐹 𝑡 𝑑𝑡 = 0 − 𝐹 0+
+ 𝑠𝐿{𝐹 𝑡 }
De donde: 𝐿 𝐹´ 𝑡 = 𝑠𝐿 𝐹 𝑡 − 𝐹(0+)
16. Ejemplo:
𝑑𝑦
𝑑𝑥
− 3𝑦 = 𝑒2𝑡
; 𝑦 0 = 1
Se aplica la transformada de Laplace a los dos lados de la
ecuación diferencial.
𝐿 𝑦´ − 3𝐿 𝑦 = 𝐿 𝑒2𝑡
Se
aplica la fórmula 𝐿 𝑒𝑎𝑡
=
1
𝑠−𝑎
Se obtiene la transformada de la derivada y la transformada de
Laplace de 𝑒2𝑡
24. Aplicaciones de la transformada de Laplace en la evaluación de integrales
Sea 𝑓: [0, ∞ >→ 𝑅; una función continua por tramos y orden exponencial, entonces.
Si 𝐿 𝐹 𝑡 = 𝐹 𝑠 entonces 0
+∞
𝑒−𝑠𝑡
𝐹 𝑡 𝑑𝑡 = 𝑓(𝑠) , tomando limite cunado 𝑠 → 0
,entonces se tiene:
𝑙𝑖𝑚
𝑠→0 0
+∞
𝑒−𝑠𝑡
𝐹 𝑡 𝑑𝑡 = 𝑙𝑖𝑚
𝑠→0
𝑓(𝑠)
De donde 0
+∞
𝐹 𝑡 𝑑𝑡 = (0)
Siempre que la integral sea convergente.
La expresión (*) es útil en la evaluación de integrales.
25. Ejemplo:
Evalué la integral 0
+∞ 𝑒−𝑎𝑡 𝑠𝑒𝑛 𝑏𝑡
𝑡
𝑑𝑡
Solución
Aplicando la división y luego la definición de 𝐿 𝑠𝑒𝑛𝑡𝑏𝑡 =
𝑏
𝑠2+𝑏2 = 𝑓(𝑠)
𝐿
𝑠𝑒𝑛𝑡𝑏𝑡
𝑡
=
𝑠
+∞
𝑓 𝑢 𝑑𝑢 =
𝑠
+∞
𝑏
𝑢2 + 𝑏2 𝑑𝑢 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
𝑢
𝑏 𝑠
+∞
=
𝜋
𝑠
− 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
𝑠
𝑏
𝐿
𝑠𝑒𝑛 𝑏𝑡
𝑡
=
𝜋
2
− 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
𝑠
𝑏
, ahora aplicamos la definición de la transformada
0
+∞
𝑒−𝑠𝑡 𝑠𝑒𝑛𝑏𝑡
𝑡
=
𝜋
2
− 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔
𝑠
𝑏
, tomamos limite cuando 𝑠 → 𝑎 se tiene:
27. Conclusiones
-Para la ejecución de ejercicios de transformada de laplace, se toman en cuenta ciertas propiedades
que permiten realizar u operar ejercicios de manera rápida. Además de esto, se logra ampliar ciertos
conocimientos que servirán para las ecuaciones diferenciales ordinarias.
-Se logra conocer todas las propiedades de la transformada de laplace que son usadas para la
resolución de ejercicios se debe conocer sus diferentes fórmulas, ya que para cada propiedad es
distinta.
Recomendaciones
-Practicar frecuentemente las propiedades de laplace en diferentes ejercicios, para así, tener un
avance en el entendimiento de ejercicios de ecuaciones diferenciales.
-Es recomendado siempre verificar todas las fórmulas de las distintas propiedades para la realización
de distintos ejercicios.
-Conocer todos los diferentes pasos para la buena resolución de diferentes ecuaciones mediante la
transformada de laplace.